过程装备控制及应用课设报告书.doc

过程装备控制技术课程设计 目 录第一章 工艺流程简介1.1工艺流程文字叙述4.1.2工艺流程图4第二章 调节阀设计计算2.1调节阀流量系数计算42.2调节阀原理图和外型结构图5第三章 控制回路设计3.1 比值控制回路设计53.2 均匀控制回路设计63.3 前馈反馈控制回路设计73.4 串级控制回路设计 8第四章 按工程标准符号绘制的带控制点的工艺流程图10第五章 蒸汽贮罐设计11第六章 结语17参考文献 过程装备综合课程设计任务书3控制设计部分学 号101610041162学生姓名陈妃墨专业（班级）10过程装2班设计题目控制系统与调节阀设计设计技术参数调节阀设计参数：调节阀类型：直通单座阀 调节阀流量：控制系统类型： （其它具体参数见附表）设计要求1设计说明书要求计算准确，文字工整。用CAD绘制的调节阀的结沟图要与设计计算的结构尺寸一致。用CAD绘出带控制点的工艺流程图要求清晰准确，符合工程图纸要求。从工程实际出发分析当负载波动时调节器与调节阀的工作过程。工作量1 按给出的参数要求进行调节阀的设计计算,绘出CAD图纸. （A4纸）(资料中的参考数据均可采用.)2 用 CAD绘出参考的工艺流程图和流程文字说明. （A4纸）3 根据给出的工艺流程进行4-5个复杂控制回路设计,(每人必有1-2个可监控的控制回路)要求绘出控制原理图,方框图;设计中可以添加相关设备,并逐个分析你所设计的控制回路在载荷波动时如何满足控制要求.(注明调节器和调节阀 的正 、反作用)4 按工程标准符号要求绘出含控制点的工艺流程图（A3纸）5 设计完成时要求上交用A4和A3纸打印的3张图纸,设计计算的文字材料（每个控制回路的控制原理图,方框图加文字说明用一页纸）总计3000字以上。工作计划查阅检索资料及设计计算2-3天绘图、写说明书、准备答辩3-4天参考资料1 王毅. 过程装备控制技术M.北京：化学工业出版社，2001.2 林锦国 过程控制系统仪表装置M南京：东南大学出版社，2006.3 陆培文.调节阀实用技术M.北京：机械工业出版社，2006.4 翁维勤 .过程控制系统 M.北京：化学工业出版社，2004.5 胡国祯.化工仿真M.北京：化学工业出版社，2004.指导教师签字郭 奇基层教学单位主任签字说明：此表一式3份，学生、指导教师、系部各一份。2013年12月20日第一章工艺流程简介1.1工艺流程文字描述利用溶剂乙腈对不同组分溶解度的不同，改变其挥发度，从而有效地从C5馏分中分离出异戊二烯。首先将C5馏分送入TO6201脱重组分塔进行热处理，使环戊二烯二聚，然后进行蒸馏，将聚合物和C5以上的馏分一起从塔釜除去。回收的环戊二烯通过E06202再沸器加热再进入TO6201脱重组分塔。除环戊二烯后的C5馏分作为塔顶产物通过E06201冷凝器冷凝后，一部分回流到TO6201脱重组分塔，另一部分进入T06202抽提蒸馏塔，用乙腈进行抽提蒸馏。烷烃和大部分单烯烃从塔顶分离出去，经E06203冷凝器冷凝后，一部分回流到T06202抽提蒸馏塔，另一部分送到T06204抽余物洗涤塔作为原料。T06204抽余物洗涤塔中由T06202抽提蒸馏塔送来原料经水洗涤后，塔顶为抽余物通过管道排出，塔底产物去乙腈回收塔。T06202抽提蒸馏塔塔底馏分一部分经E06204再沸器加热返回T06202抽提蒸馏塔，另一部分送T06203汽提塔。溶剂乙腈从T06203汽提塔塔底分离出去，经蒸汽加热后，返回T06202抽提蒸馏塔或去T06206乙腈再生塔，T06203汽提塔顶部出来的二烯烃和少量炔烃送到T06205萃取液洗涤塔，在T06205萃取液洗涤塔中用水洗除夹带的乙腈，塔底部出来的乙腈和水送到T06206乙腈回收塔，在T06206乙腈回收塔中提浓，塔底分离出的水直接排出，塔底出来的精制物经E06206再沸器加热返回T06206乙腈回收塔循环使用。塔顶产物经E06205冷凝器冷凝，一部分返回T06206乙腈回收塔，另一部分送到T06202抽提蒸馏塔。洗涤塔顶部出来的粗异戊二烯进行精制。先送到T06208脱炔烃塔，在T06208脱炔烃塔中除去沸点相近的杂质，如炔烃和其它轻组分杂质，从塔顶排出在经E06209冷凝器冷凝然后从管道排出。塔底产物一部分通过E06210再沸器加热返回T06208脱炔烃塔作为提留时提供蒸汽，另一部分进入T06209脱二烯烃塔，脱除其它二烯烃重组分杂质。最后从塔顶得到聚合级异戊二烯。1.2绘制工艺流程图绘制工艺流程图（含文字描述） 见附图一第二章 调节阀设计计算 2.1调节阀流量系数计算管内介质为丙烯气，已知正常流量条件下的计算数据为：P1=260KPa，P2=206KPa，T=268K，k=2.12，M=42，Z=1, Qg=760m3/h。若选用气动单座调节阀，流关流向工作，计算此阀流量：（1） 首先判别其工作情况是否为阻塞流 因为 而 故 X，为非阻塞流 （2）计算 （3）选定口径查 查附录单座调节阀主要技术要求数表选 查得，选用公称通径=50mm，阀门直径=50mm，公称压力 ，阀体材料为铸钢 ZG230-450。查得阀的外形尺寸 ，气关阀， 气开阀 2.2调节阀原理图和外型结构图绘制调节阀原理图和外型结构图 见附图二第三章 控制回路设计3.1比值控制回路设计(1)冷凝器的比值控制系统 A调节阀为气关阀；FRC1调节器为正作用B调节阀为气关阀；FRC2调节器为正作用 （2）方框图（3）分析控制过程假设环戊二烯流量增加，流量调节器FRC1正作用，输出增加，使气关阀A关的紧，进而使环戊二烯流量减少。当环戊二烯变化时，其流量信号经测量变送器送到比值器R，比值器按预先设定好的比值系数使输出成比例变化，作为顺酐的流量控制器的设定值,空气的流量经调解作用自动跟踪环戊二烯的流量变化，使其在新的工况下两流量比值不变；双闭环的存在使系统的总负荷平稳。假设顺酐流量增加，经流量调节器FRC2正作用，输出增加，使气关阀B关的紧，进而使顺酐流量减少。3.2均匀控制回路设计（1）抽余物洗涤塔均匀控制系统 调节阀为气开阀液位调节器LRC为反作用；流量调节器FRC为反作用（2） 方框图 （3） 分析控制过程当抽余物洗涤塔塔底流量增大时，流量变送器将检测到的信号传送到流量调节器FRC，在流量调节器FRC的反作用下，其输出值变小，使气开阀的开度变小，即塔底流量减小；当抽余物洗涤塔塔底液位升高时，在液位调节器TRC反作用下，其输出信号减小，即液位控制器的给定值增大，相当于塔底流量增大，流量控制器FRC的反作用下，其输出值变小，使气开阀的开度变小，即塔底流量减小，达到对抽余物洗涤塔塔底流量控制的目的。 3.3 前馈反馈控制回路设计 （1）再沸器的前馈反馈控制系统 调节阀为气开阀；前馈调节器Gff正作用；温度调节器TCR反作用。（2）方框图（3）分析控制过程当塔底流量增大时，信号被传送到前馈控制器Gff，在前馈控制器Gff的正作用下输出信号变大，使气开阀的阀门开度变大，即蒸汽流量增大，从而对塔底流出液体加热；当再沸器温度升高时，信号被传送到温度控制器TRC，在温度控制器TRC的反作用下输出信号变小，使气开阀的阀门开度变小，即蒸汽流量减小，从而保证塔底流出液体在一定的温度范围，达到换热的目的。3.4 串级控制回路设计（1）串级控制系统 调节阀气开阀;温度控制器TRC反作用 流量控制器FRC反作用（2）方框图（3）分析控制过程当汽提塔塔底加热蒸汽流量增大时，变送器将检测到的信号传送到流量控制器FRC，在流量控制器FRC的反作用下，其输出值变小，使气开阀的开度变小，即蒸汽流量减小；当汽提塔塔底温度升高时，在温度控制器TRC反作用下，其输出信号减小，即液位控制器的给定值增大，相当于蒸汽流量增大，流量控制器FRC的反作用下，其输出值变小，使气开阀的开度变小，即蒸汽流量减小，达到对汽提塔塔底流液加热的目的。串级控制系统能迅速克服进入副回路的干扰，有一定的“鲁棒性”。第四章 绘制的带控制点的工艺流程图绘制带控制点的工艺流程图 见附图三过程装备综合课程设计任务书2容器设计部分姓 名陈妃墨班级10过程装备2班学号101610041062设计题目蒸汽贮罐设计设 计 要 求 1.根据给出的载荷参数，进行储罐的结构设计，强度计算。 2. 设计计算包括筒体、封头、鞍座、人孔、接管等内容3.用A3纸绘制储罐的设备图。 相 关 设计参 数（参考卧式贮罐图见附件）设计参数按下面数据确定：设备工作压力为0.6 MPa；工作温度160；罐内介质为蒸汽罐体内径为 500 mm罐体Q345R罐体用双面对接焊，局部无损探伤 指导教师：郭 奇 2013年 12月第五章 蒸汽贮罐设计一、筒体计算：已知设备工作压力为0.6Mpa，工作温度为160，罐体内径为500mm，罐体材料为Q345R，罐体用双面对接焊，局部无损检测，罐内介质为蒸汽。因为Q345R属于普通低合金钢，由GB150-1998查的，腐蚀余量不小于3mm，所以取。由于罐体采用双面对接焊，局部无损检测，因此=0.85。因为工作压力为，所以，设计压力（1）根据设计压力和液柱静压力确定计算压力液柱静压力为，所以不用计入设计压力中，即。（2） 设计厚度假设材料的许用压力为（厚度为616mm时）。筒体计算厚度按下式计算设计厚度由GB654-1996压力容器用钢板查得，厚度负偏差，因此名义厚度，圆整后，由钢材标准规格，名义厚度取。，许用压力不变，故名义厚度取合适二、封头计算：选用标准椭圆形封头，其计算厚度按下式计算：设计厚度，取名义厚度，圆整后，取钢板厚度为，直边高度h=40mm。水压试验时的应力：取代人得Q345R的屈服限（附录）满足，水压试验时强度足够。三、支座的计算：设计容器为力卧式储罐，使用鞍式支座，由鞍座结构得：支座负荷估算：储罐总质量式中，（1） 罐体质量：DN=500mm，的筒节，筒体长度取2米，每米质量为故（2） 封头质量：DN=500mm，直边高度h=25mm的椭圆形封头，其质量查JB/T4746-2002得，故（3） 有机溶剂混合汽质量： 式中，装料系数，取0.7； V储罐容积， r有机溶剂混合气在170时的密度为（按水算）。代入得 （4） 附件计算：附件总质量按20kg计算，即设备总质量因此，容器底部使用2向支座，每个鞍座之承受约1.7t的荷重，负荷较小，故选用一组轻型带垫板，包角120的鞍座。JB/T 472492，鞍座B1500-F(S)四、接管计算：本储罐有以下接口管。（1）有机溶剂混合汽进料管：采用无缝钢管。管得一端切成45，伸入储罐内少许，配用具有平面密封的平焊管法兰，法兰标记PN2.8 DN50 GB9119.888（2）有机溶剂混合汽出料管：采用可拆的的压出管，将它和法兰固定在接口管内。罐体的接口管法兰采用PN2.8 DN32 GB9119.888与该法兰相配并焊接在压出管上得法兰与PN2.8 DN32法兰尺寸相同，但其内径为25mm，有机溶剂混合汽压出管的上部法兰采用PN2.8 DN20 GB9119.888。这些小管都不需补强。压出管伸入储罐2.5m。（3）排污管：储罐右端最底部安设排污管一个。管子规格为。管段焊有一个与截止阀J41W-16相配的管法兰PN2.8 DN50 GB9119.888。排污管与罐体连接处焊一厚度为10mm的补强圈。（4）液面计接管：本储罐采用玻璃管液面计BIWPN2.8，L=1000，HG522780两支。其标记符号意义：第一项B凸面型密封面形式；第二项主体零部件材料类别I碳钢；第三项结构形式W保温型；第四项为液面计公称压力；第五项为液面计公称长度；第六项为液面计标准号。与液面计相配的接管尺寸为，管法兰为PN2.8 DN15 GB9119.888.（5）放空接管：采用无缝钢管，法兰为PN2.8 DN25 GB9119.888。（6）安全阀接管：安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决定。本储罐选用，法兰为PN2.8 DN25。第六章 结语两个星期的过程装备控制技术课程设计结束了，通过本次课程设计我对过程装备控制技术这门课更加了解了，同时也在设计过程中巩固了自己的所学知识，培养了自己的实践应用能力，发现了自己的很多不足和知识漏洞，真实的感觉到自己实践经验的缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。在具体做的过程中，我深深地体会到树立了正确的设计思想，增强了创新意识、团队合作意识和竞争意识的重要性。设计过程是马虎不得的，管道的布置等一些问题让我吃尽了苦头，也让我更进一步的明白了作为一个设计人员要有的清晰地头脑和整体的布局能力，要有严谨的态度和不厌其烦的悉心，要有精益求精、追求完美的一种精神。此次课程设计让我收获颇多，我不但学会了课本的知识，也让我知道严谨的态度和团队合作意识重要性。这对即将走出社会的我是一次不可缺少充实自己的机会，相信以后我会严谨要求自己。两个星期的课程设计，紧张却又充满了让人欣喜的收获过程，在回想学习的控制技术知识与课程设计，我想由衷的感谢一直教导我们的郭奇老师，有老师之前的讲解与指导我们才能完成